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    一種全局快門像元與圖像傳感器制造技術

    技術編號:45127012 閱讀:13 留言:0更新日期:2025-04-29 19:03
    本申請公開了一種全局快門像元與圖像傳感器,涉及圖像傳感器技術領域,包括感光單元、傳輸單元、復位單元、放大單元、存儲單元、輸出單元以及端口單元;所述放大單元包括放大電路與濾波電路;所述放大電路的第一端作為所述放大單元的輸出端,所述濾波電路的第一端連接所述放大電路的第二端,所述濾波電路的第二端連接所述端口單元;所述存儲單元連接所述端口單元。通過端口單元輸出電平能夠抬升放大單元輸出的電壓,降低像元電源電壓時,能夠使放大單元輸出的電壓不變甚至提升。通過端口單元輸出電平能夠抬升存儲單元存儲的電壓,使像元輸出線性增大。濾波電路進行濾波能夠減小噪聲與紋波,最終得到高質量的圖像。

    【技術實現步驟摘要】

    本申請涉及圖像傳感器,特別涉及一種全局快門像元與圖像傳感器


    技術介紹

    1、如圖1所示的全局快門像元結構,該全局快門像元結構為8t(transistors,晶體管)結構。曝光結束后,首先曝光過程中捕獲的復位信號和光生電信號使浮動擴散節點出現相應的電壓變化,然后通過第一級源跟隨管轉化為模擬電壓域信號,通過兩個電容進行存儲,然后再使用第二級源跟隨管傳輸這兩個信號至外圍電路。這兩級的源跟隨管都會將上一級信號乘以小于1的系數輸出到下一級,所以最終信號會比初始信號顯著減小,導致圖像信噪比下降,為此目前采用提高像元電壓的方式來增加輸出值以提升圖像信噪比。然而,提高像元電壓會導致功耗大幅增加。面對低功耗的需求,常規方法是降低像元電源電壓,而降低像元電源電壓就會導致圖像信噪比下降。因此,如何在降低像元電源電壓實現低功耗的同時,避免圖像信噪比下降,保障圖像質量已成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。


    技術實現思路

    1、本申請的目的是提供一種全局快門像元與圖像傳感器,能夠在降低像元電源電壓實現低功耗的同時,避免圖像信噪比下降,保障圖像質量。

    2、為解決上述技術問題,本申請提供了一種全局快門像元,包括:

    3、感光單元、傳輸單元、復位單元、放大單元、存儲單元、輸出單元以及端口單元;所述放大單元包括放大電路與濾波電路;所述放大電路的第一端作為所述放大單元的輸出端,所述濾波電路的第一端連接所述放大電路的第二端,所述濾波電路的第二端連接所述端口單元;所述存儲單元連接所述端口單元;

    4、所述感光單元,用于感光生成電荷;

    5、所述傳輸單元,用于當所述傳輸單元導通時將所述感光單元生成的電荷傳輸至浮動擴散節點;所述放大單元的輸入端作為所述浮動擴散節點;

    6、所述復位單元,用于復位像元;

    7、所述放大單元,用于通過所述放大電路對所述浮動擴散節點處的電壓進行放大處理并輸出至所述存儲單元,以及通過所述濾波電路進行濾波;

    8、所述存儲單元,用于存儲復位電壓與信號電壓;

    9、所述輸出單元,用于輸出所述信號電壓與所述復位電壓;

    10、所述端口單元,用于輸出電平信號,以在存復位電壓階段與存信號電壓階段抬升所述放大單元輸出的電壓,在預設階段、讀復位電壓階段以及讀信號電壓階段,抬升所述存儲單元存儲的電壓;所述預設階段位于存信號電壓階段與讀復位電壓階段之間。

    11、在一些實施例中,所述端口單元包括:

    12、第一端口與第二端口;所述濾波電路的第二端連接所述第一端口;所述存儲單元連接所述第二端口;

    13、所述第一端口,用于在所述存復位電壓階段與所述存信號電壓階段輸出第一電平信號,以抬升所述放大單元輸出的電壓;

    14、所述第二端口,用于在所述預設階段、所述讀復位電壓階段以及所述讀信號電壓階段輸出第一電平信號,以抬升所述存儲單元存儲的電壓。

    15、在一些實施例中,所述端口單元包括:

    16、第三端口;所述濾波電路的第二端以及所述存儲單元均連接所述第三端口;所述第三端口,用于在所述存復位電壓階段與所述存信號電壓階段輸出第一目標電平信號,以抬升所述放大單元輸出的電壓;在所述預設階段、所述讀復位電壓階段以及所述讀信號電壓階段,輸出第二目標電平信號,以抬升所述存儲單元存儲的電壓;其中,所述第三端口在所述預設階段、所述讀復位電壓階段以及所述讀信號電壓階段輸出的第二目標電平信號高于在所述存復位電壓階段與所述存信號電壓階段輸出的第一目標電平信號。

    17、在一些實施例中,所述存儲單元包括:

    18、第一存儲單元與第二存儲單元;

    19、所述第一存儲單元,用于存儲信號電壓;

    20、所述第二存儲單元,用于存儲復位電壓。

    21、在一些實施例中,所述傳輸單元由第一控制信號控制,當所述第一控制信號為第一電平信號時,所述傳輸單元導通;所述復位單元由第二控制信號控制,當所述第二控制信號為第一電平信號時,所述復位單元導通;所述放大電路由第三控制信號控制,當所述第三控制信號為第一電平信號時,所述放大電路的第一端與所述放大電路的第二端接通;所述第一存儲單元由第四控制信號控制,當所述第四控制信號為第一電平信號時,所述第一存儲單元中的電容與所述放大單元的輸出端接通;所述第二存儲單元由第五控制信號控制,當所述第五控制信號為第一電平信號時,所述第二存儲單元中的電容與所述第一存儲單元接通;所述輸出單元由第六控制信號控制,當所述第六控制信號為第一電平信號時,所述輸出單元輸出電壓。

    22、在一些實施例中,在復位階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號;在曝光階段,所述第一控制信號、所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號;所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號;在存復位電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第六控制信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號以及所述端口單元的第一端口輸出的信號為第一電平信號;在存信號電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第五控制信號、所述第六控制信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號以及所述端口單元的第一端口輸出的信號為第一電平信號;在所述預設階段,所述第一控制信號至所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號;在讀復位電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號;在讀信號電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號。

    23、在一些實施例中,在復位階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二電平信號;在曝光階段,所述第一控制信號、所述第六控制信號、所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二電平信號;所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號;在存復位電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第六控制信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述端口單元的第三端口輸出的信號為第一目標電平信號;在存信號電壓階段,所述第一控制信號、所本文檔來自技高網...

    【技術保護點】

    1.一種全局快門像元,其特征在于,包括:

    2.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述端口單元包括:

    3.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述端口單元包括:

    4.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述存儲單元包括:

    5.根據權利要求4所述的全局快門像元,其特征在于,所述傳輸單元由第一控制信號控制,當所述第一控制信號為第一電平信號時,所述傳輸單元導通;所述復位單元由第二控制信號控制,當所述第二控制信號為第一電平信號時,所述復位單元導通;所述放大電路由第三控制信號控制,當所述第三控制信號為第一電平信號時,所述放大電路的第一端與所述放大電路的第二端接通;所述第一存儲單元由第四控制信號控制,當所述第四控制信號為第一電平信號時,所述第一存儲單元中的電容與所述放大單元的輸出端接通;所述第二存儲單元由第五控制信號控制,當所述第五控制信號為第一電平信號時,所述第二存儲單元中的電容與所述第一存儲單元接通;所述輸出單元由第六控制信號控制,當所述第六控制信號為第一電平信號時,所述輸出單元輸出電壓。

    6.根據權利要求5所述的全局快門像元,其特征在于,在復位階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號;在曝光階段,所述第一控制信號、所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號;所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號;在存復位電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第六控制信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號以及所述端口單元的第一端口輸出的信號為第一電平信號;在存信號電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第五控制信號、所述第六控制信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號以及所述端口單元的第一端口輸出的信號為第一電平信號;在所述預設階段,所述第一控制信號至所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號;在讀復位電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號;在讀信號電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號。

    7.根據權利要求5所述的全局快門像元,其特征在于,在復位階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二電平信號;在曝光階段,所述第一控制信號、所述第六控制信號、所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二電平信號;所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號;在存復位電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第六控制信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述端口單元的第三端口輸出的信號為第一目標電平信號;在存信號電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第五控制信號、所述第六控制信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號為第一電平信號,所述端口單元的第三端口輸出的信號為第一目標電平信號;在所述預設階段,所述第一控制信號至所述第六控制信號為第二電平信號,所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二目標電平信號;在讀復位電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號為第二電平信號,所述第六控制信號為第一電平信號,所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二目標電平信號;在讀信號電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號為第二電平信號,所述第六控制信號為第一電平信號,所述端口單元的第三端口輸出的信號為第二目標電平信號。

    8.根據權利要求1至7任一項所述的全局快門像元,其特征在于,所述濾波電路包括:

    9.根據權利要求1至7任一項所述的全局快門像元,其特征在于,所述濾波電路包括:

    10.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述感光單元包括:

    11.根據權利要求5所述的全局快門像元,其...

    【技術特征摘要】

    1.一種全局快門像元,其特征在于,包括:

    2.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述端口單元包括:

    3.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述端口單元包括:

    4.根據權利要求1所述的全局快門像元,其特征在于,所述存儲單元包括:

    5.根據權利要求4所述的全局快門像元,其特征在于,所述傳輸單元由第一控制信號控制,當所述第一控制信號為第一電平信號時,所述傳輸單元導通;所述復位單元由第二控制信號控制,當所述第二控制信號為第一電平信號時,所述復位單元導通;所述放大電路由第三控制信號控制,當所述第三控制信號為第一電平信號時,所述放大電路的第一端與所述放大電路的第二端接通;所述第一存儲單元由第四控制信號控制,當所述第四控制信號為第一電平信號時,所述第一存儲單元中的電容與所述放大單元的輸出端接通;所述第二存儲單元由第五控制信號控制,當所述第五控制信號為第一電平信號時,所述第二存儲單元中的電容與所述第一存儲單元接通;所述輸出單元由第六控制信號控制,當所述第六控制信號為第一電平信號時,所述輸出單元輸出電壓。

    6.根據權利要求5所述的全局快門像元,其特征在于,在復位階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號;在曝光階段,所述第一控制信號、所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號;所述第二控制信號、所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號為第一電平信號;在存復位電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第六控制信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號、所述第五控制信號以及所述端口單元的第一端口輸出的信號為第一電平信號;在存信號電壓階段,所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第五控制信號、所述第六控制信號以及所述端口單元的第二端口輸出的信號為第二電平信號,所述第三控制信號、所述第四控制信號以及所述端口單元的第一端口輸出的信號為第一電平信號;在所述預設階段,所述第一控制信號至所述第六控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號;在讀復位電壓階段,所述第一控制信號至所述第五控制信號、所述端口單元的第一端口輸出的信號為第二電平信號,所述第六控制信號、所述端口單元的第二端口輸出的信號為第一電平信號;在讀信號電壓階段,所述第一控制信號...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:周陽,馮睿陳正,龍施雨,
    申請(專利權)人:成都微光集電科技有限公司
    類型:發明
    國別省市:

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